Existenz mehrerer Übergänge des kritischen Zustands aufgrund von Anästhetika

Skalierungsfreie Statistiken koordinierter neuronaler Aktivität, die einen universellen Betriebsmechanismus über spatio-temporale Skalen vorschlagen, wurden als notwendige Bedingung für gesunde Ruhe-Hirnaktivität vorgeschlagen. Neueste Studien haben sich auf Anästhetika konzentriert, um unterschiedliche neuronale Zustände hervorzurufen, in denen das Bewusstsein verändert ist, um die Bedeutung kritischer Dynamik zu verstehen. Die Variation in experimentellen Techniken, Spezies und Anästhetika hat jedoch Vergleiche zwischen den Studien erschwert. Hier führen wir eine Untersuchung mehrerer gängiger Anästhetika (Isofluran, Pentobarbital, Ketamin) bei mehreren Dosierungen durch, wobei wir die Kalzium-Weitfeldoptik des Mäusekortex verwenden. Wir zeigen, dass während die Niedrigdosis-Anästhesie weitgehend skalierungsfreie Statistiken bewahrt, die chirurgische Narkose multiple dynamische Modi induziert, von denen die meisten keine kritischen Lawinendynamiken aufrechterhalten. Unsere Ergebnisse deuten auf mehrere Wege weg von der standardmäßigen kritischen Dynamik hin, die mit ruhiger Wachsamkeit assoziiert ist, und spiegeln nicht nur Unterschiede zwischen diesen gängigen Anästhetika wider, sondern zeigen auch signifikante Variationen in den individuellen Reaktionen. Dies deutet auf eine nicht triviale Beziehung zwischen Kritikalität und dem zugrunde liegenden Zustand des Subjekts hin. Die Bedeutung von Abweichungen von skalierungsfreier (SF) neuronaler Aktivität für das Bewusstsein ist unklar. Durch die Verwendung von Anästhetika zeigen die Autoren mehrere Pfade von SF-Aktivität, die eine komplexe Beziehung zwischen nicht-SF-Aktivität und dem Zustand des Teilnehmers anzeigen.